工业革命以来,人类活动的加剧引起大气中温室气体浓度上升,导致全球平均气温增高,且夜间增高的幅度大于白天。气候变暖引起大气水文循环的改变,进而影响降雨格局。气候变暖及降雨格局改变将显著影响陆地生态系统的结构及功能,进而影响生态系统碳循环。根系是连接地上地下碳循环过程的重要组成部分,对气候变化的响应敏感且复杂。以往关于根系对夜间增温和改变降雨响应的研究大多集中在单一的草原类型或实验站点,缺乏不同草原类型之间的对比研究。本实验在中国北方干旱半干旱区域沿自然降雨梯度选取三种温带草原类型(荒漠草原、典型草原和草甸草原),移植到同一个研究站点,同时进行夜间增温和改变降雨(包括增加降雨量30%和减少降雨量30%)的处理。2016年7-9月及2017年生长季(5-10月),对于整体温带草原来说,夜间增温不影响根系长度和数量的生产,但使根系长度死亡上升25.8%,数量死亡增加20.2%;减少降雨降低根系长度生产180.5%,长度死亡19.3%,数量生产26.7%和数量死亡27.6%;增加降雨对根系长度和数量的生产和死亡均无影响。三种类型温带草原植物根系生产和死亡对夜间增温和改变降雨的响应不同。夜间增温增加荒漠草原根长度生产37.9%,长度死亡25.8%,数量生产45.6%和数量死亡62.3%;夜间增温对典型草原根生产和死亡均无影响;夜间增温增加草甸草原根长生产25.7%,根长死亡33.2%以及数量死亡16.5%,但对根数量生产无影响。减少降雨分别降低荒漠草原根系长度生产48.5%,长度死亡62.5%,数量生产45.6%和数量死亡27.6%;减少降雨对典型草原根生产和死亡均无影响;减少降雨分别降低草甸草原根系长度生产38.9%,长度死亡44.1%,数量生产36.2%和数量死亡40.0%。增加降雨使荒漠草原根数量死亡上升28.3%,却不影响根数量生产和根长生产及根长死亡;增加降雨对典型草原根系生产和死亡均无影响;增加降雨分别使草甸草原根数量生产和根数量死亡增加43.7%和32.3%,但对根长度生产和死亡无影响。改变降雨引起的土壤呼吸的变化与改变降雨引起的根生产和死亡的变化之间没有相关关系。夜间增温引起土壤呼吸的变化和夜间增温引起根长度生产和死亡的变化之间也无相关关系,但夜间增温引起土壤呼吸的变化与夜间增温引起根数量生产和死亡的变化呈正相关关系。土壤呼吸是陆地生态系统碳排放的一个重要途径,对全球碳循环有深刻的影响,夜间增温引起根数量的变化会影响土壤呼吸,可能进一步影响生态系统碳循环。本研究结果有助于对温带草原生态系统碳循环对未来气候变化的响应做出预测。